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目前无线体域网的研究还处在刚刚起步的阶段,世界各国研究人员还在努力研究它的相关特性,并试图完善无线体域网系统。无线体域网协议的研究是其中一个关键的技术和研究的热点。那么如何优化协议,并降低设备的能量损耗就成为无线体域网协议的一个重要的技术指标。无线体域网能量损耗的降低能够延长网络的使用寿命,由于人体的特殊性,无线体域网不同于其他的无线网络,人体可能随时发生移动,那么就要求无线体域网中的节点可以自主地加入或者因为能量耗尽而脱离网络,网络自身还应该支持网络的重建。 本文的目的是设计出专门适用于无线体域网的网络协议,协议的主要宗旨是最大限度地减少整个网络的能量损耗和最大化网络的使用寿命;提高网络的信息吞吐量;并且协议一定要支持无线体域网中人体的移动特性。 通过对无线体域网协议国内外研究现状的分析,以及对人体自身特性的研究和多变环境因素的考虑,文中设计了一套新的自适应树状级联网络协议。协议采用树状的网络结构,数据按照分步的方式进行处理。每一个循环周期都被划分为控制子循环周期和数据子循环周期两部分,控制子循环周期中,每个节点都会收到主节点发来的时隙分配方案,然后在数据子循环周期时,节点会在指定的时隙向主节点发送数据信息。当节点没有数据发送的时候,就会进入休眠状态,利用中继方式和协作方式结合的方法来进行数据路由途径的选择。考虑到人体的移动特性,利用马尔可夫链把不同类型的节点进行分类建模,及时有效地对紧急事件进行处理。为了使无线体域网的动态性能更为显著,采用克隆选择量子遗传算法优化网络中的重要目标函数,当网络结构发生变化时,优化后的网络可以自主地进行网络重建,而且可以尽快摆脱网络中失效的节点,还可以为想加入网络中的节点选择最优的父代节点。 经过实验仿真和实际人体的试验表明自适应树状级联网络协议十分适用于无线体域网,由于协议中控制子循环和数据子循环是分开的,这样就缩短了数据传输的时间。当节点在没有数据传输的时候,可以进入休眠状态,并关闭无线通信。这样也就避免了节点的空闲监听,进而降低了节点之间的干扰,减少了节点不必要的能量损耗,同时也降低了节点到节点之间的时间延迟。自适应树状级联网络协议还能够在每个周期循环中增加竞争时隙,这样就可以柔性地增加和减少网络中的节点,这种变化策略可以保证网络的延迟较低。中继节点和协作方式结合的方法充分考虑到无线体域网的特性,通过与其他协议的比较发现,该协议更加有效地降低了网络中的能量损耗。通过克隆选择量子遗传算法优化的无线体域网具有很高的网络吞吐量,提高了网络重建的效率,并支持无线体域网人体移动的特性,通过马尔可夫链对节点进行分类建模,可以及时处理突发事件,并且提高网络的数据吞吐量。